长尾潜蝇茧蜂触角超微形态与丰度比较

董晓慧，郑敏琳，张 翔，陈家骅*

（1.福建农林大学植物保护学院，福州 350002；2.温州海关，温州 325000；3.寿宁县农业农村局，宁德 355500）

橘小实蝇Bactroceradorsalis(Hendel)的寄主广泛，又名东方果实蝇，是一种重要的果实害虫。长尾潜蝇茧蜂Diachasmimorphalongicaudata(Ashmead)是我国大陆地区在1985年从台湾引进的实蝇幼虫期寄生蜂，在橘小实蝇的持续控制中起到一定的作用，尤其对高龄幼虫有一定的优势[1-3]。

昆虫触角通常拥有一系列的感觉器官（感器），这些感器执行一系列的感觉功能，并在其生态行为中起着至关重要的作用[4,5]。触角表面形成不同类型的感器，每种感器在嗅觉感知中都有独特的作用[6,7]。与大多数其他寄生蜂一样，长尾潜蝇茧蜂利用触角感器来探测和评估寄主的位置[8-12]。对触角形态、感器类型、数量、分布和结构进行更详细深入的研究将有助于更深地理解寄生蜂的寄生行为[13,14]。

目前，对长尾潜蝇茧蜂的研究主要集中在基本形态、寄生效率、群体饲养技术、释放技术和防治效果等方面。然而，触角中感器的超微结构形态、分布和数量以及雌、雄蜂之间的差异还有待于进一步深入研究。

在一些分类学的文章中[15-17]，该虫的触角感器被描述过，但在本研究中，对长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂的触角类型和形态进行了整合，对其形态、丰度、分布趋势以及两性间的差异进行了分析和比较。本文也进一步讨论了雌、雄蜂触角感受器的分布和数量与不同功能之间的可能联系。本研究为长尾潜蝇茧蜂后期生理学和行为生态学研究提供了详细的基础。这些结果为揭示其嗅觉感器的作用机制与行为的关系奠定了基础，并为高效和高度特异性昆虫行为调节剂的研究和开发明确了方向[18]。

1 材料与方法

1.1 试虫饲养

样品均来自福建农林大学益虫研究所。

幼虫用粗蔗糖、麦麸和酵母组成的人工饲料饲养，饲养条件：温度（26±1）℃，相对湿度80%±5%，光周期10L:14D。成虫用冷开水稀释的蜂蜜喂养，饲养条件：温度（25±1）℃，相对湿度75%±5%，光周期14L:10D。

1.2 样品制备及扫描电镜

将1日龄长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂各15只冷冻5～10 s，置于100 hz超声波中30 s，去除表面粘连。之后，将昆虫浸泡在2.5%的戊二醛中，在4 ℃下固定5 h，然后用磷酸盐缓冲液（0.01 mol/L PBS）和蒸馏水洗涤数次。在莱卡M205C立体镜（莱卡，德国）下，用解剖工具仔细地将触角从昆虫的底部分离出来，并拍照和测量。

供试触角分别用乙醇溶液（50%、80%、100%）脱水，干燥塔中干燥。样品干燥好后贴于铜台上，于真空环境下喷金，在SU-8010型冷场发射扫描电镜下观察并拍照。加速电压为15 kv。电镜下主要观察触角结构、感器类型、数量及各类感器特征。将干燥的样品粘贴到铜平台上，并用溅射镀金（日本日立E-1010）。然后在SU-8010冷场发射扫描电子显微镜（日本日立）下，使用15 kv的加速电压对样品进行观察和拍照。

在本文中，以Schneider[4]的分类方法为基础，参考近源种触角感器分类的报道对触角感器进行分类[4,15-17,19-24]。

1.3 样品测量及计数

利用光学显微镜对触角进行初步观察和测量。在扫描电镜下，利用ImageJ软件（美国贝塞斯达国立卫生研究院，1.8.0版）测量了雌、雄蜂触角感器的长度、宽度、直径等各项尺寸。测量都遵循随机原则。根据支角突、柄节、梗节、鞭节各节的分节，对雌、雄蜂各15只的触角感器数量进行了计数。

1.4 数据统计与分析

测量数据包括感器长度、宽度、基部直径、孔径和边长。采用独立t检验，比较了雌、雄蜂触角感器基本数据、感器总数及每种感器的分布趋势。对雌、雄蜂触角的各类感器的数量进行了统计，并按分节绘制了分布趋势图进行分析。使用IBM SPSS统计软件（19.0版，IBM公司，Armonk，NY，USA）进行统计分析。所有测试的显著性水平均设定为0.05。利用Origin（9.0版，OriginLab，Northampton，MA，USA）绘制触角感器在各节的分布趋势图。

2 结果与分析

2.1 触角形态描述与分析

2.1.1 触角基本形态比较 长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂的触角都是丝状（图1A），均从面部中部延伸（图1B）。触角由柄节、梗节、鞭节组成，鞭节分为44～47个小节（图1C）。低倍镜下观察，触角表面分布有许多明显的类似刚毛状的形态（图1D）。

图1 长尾潜蝇茧蜂触角形态比较Fig.1 Morphological comparison of the antennae of D.longicaudata

图2 扫描电镜下长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂触角感器比较图Fig.2 Comparison of antennal sensilla of D.longicaudata between male and female under scanning electron microscope

2.1.2 Böhm鬃毛（Böhm bristles，BB） 雌、雄蜂触角上都发现了Böhm鬃毛，且仅分布于支角突上（图2 A，B）。Böhm鬃毛类似于毛形感器，但较短且尖锐，垂直于触角表面，表面无纵纹，基部凹陷。

2.1.3 毛形感器（Sensilla trichodea，ST） 毛形感器分布最广、数量最多（图2 C，D：ST），分布在柄节、梗节及鞭节的每个亚节上。毛形感器为毛形，稍弯曲，细长，有纵条纹。末端尖利，与触角表面成一定角度。

2.1.4 锥形感器（Sensilla basiconca，SB） 锥形感器（图2 C，D：SB）比毛形感器和Böhm鬃毛粗。从基部到端部逐渐变细。呈拱形，表面有纵向凹槽，末端呈圆形。锥形感器的顶部比毛形感器的顶部圆。

2.1.5 鳞形感器（Sensilla squamiformia，SS） 鳞形感器出现在鞭节亚节的连接处（图2 E，F：SS）。如三角形的鳞片，呈扇形附着在触角表面，从基部到端部逐渐变薄。

2.1.6 板形感器（Sensilla placodea，SP） 在鞭节的每一亚节上都发现了板形感器（图2 E，F：SP），如略微弯曲的长条，末端钝，中间弯曲，与触角的纵轴平行。长尾潜蝇茧蜂的板形感器根据其形态结构分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型为宽大的狭缝状，两侧外壁高于触角表面，中间凹陷。Ⅱ型整体光滑，呈脊状，略高于触角表面。

2.1.7 腔锥形感器（Sensilla coeloconica，SC） 所有的腔锥形感器都分布在鞭节亚节近端部的位置（图2 G，H）。在每鞭节的亚节上有一个腔锥形感器，偶有两个。腔锥形感器从一个圆形凹陷处伸出，凸起呈乳头状，有菊花状环纹。

2.1.8 表皮孔（smell pore，S.POR） 表皮孔是由表皮内陷形成的圆形空腔，偶见于触角表面，仅在雌虫触角偶有发现，因此无法进行进一步的分析。

2.2 触角感器数据分析

2.2.1 触角各节的测量数据分析 利用扫描电镜（SEM）和 ImageJ软件测量了雌、雄蜂触角的总长度、柄节、梗节及鞭节第一节和最后一节的长度和宽度，具体测量数据见表1。

表1 长尾潜蝇茧蜂触角各节数据Table 1 Mean length and width of antennal segments of D.longicaudata

长尾潜蝇茧蜂总触角长度在雌、雄蜂间无显著差异（t＝1.089，df＝24.691，p＝0.287），但雌、雄蜂触角柄节、梗节的长度与梗节的宽度间都存在极显著差异（t＝34.242，df＝26，p＜0.001；t＝23.93，df＝28，p＝0.000；t＝10.364，df＝28，p＝0.000）。在鞭节各节的数据测量中，雌蜂鞭节每节长度为（143.10±9.69）µm～（231.72±17.80）µm，每节宽度范围（32.36±3.41）µm～（61.27±5.44）µm；雄蜂鞭节每节长度（136.51±8.78）µm～（216.32±13.39）µm，每节宽度（31.54±3.92）µm～（63.20±8.19）µm。雌、雄蜂仅鞭节第一节的长度上有显著差异（t＝2.754，df＝29，p＝0.010）。

2.2.2 感器测量数据分析 根据感器的整体形状、长度、基部直径和表面气孔的形态，对发现的触角感器进行了测量。6种类型触角感器的基部直径、孔直径和宽度在雌、雄蜂间无显著差异。然而，板形感器、腔锥形感器和锥形感器的长度在雌、雄蜂间有显著差异（SB：t＝5.409，df＝37，p＜0.001；SC：t＝2.891，df＝28，p＝0.007；SP：t＝5.196，df＝30，p＜0.001）。随着鞭节亚节数的增加，板形感器的长度从鞭节亚节的一半长度增长至与鞭节亚节等长（表2）。

2.2.3 触角感器的数量 在分析中发现，毛形感器是分布最广泛、数量最多的触角感器类型（表 2）。采用独立t检验分析雌、雄蜂感器数量差异后发现，6种感器数量均存在显著差异（ST：t＝12.574，df＝28，p＝0.000；BB：t＝5.784，df＝28，p＝0.000；SP：t＝23.998，df＝27.846，p＝0.000；SS：t＝-7.846，df＝28，p＝0.000；SC：t＝-7.189，df＝28，p＝0.000；SB：t＝10.148，df＝28，p＝0.000）（表 2）。

表2 长尾潜蝇茧蜂触角感器测量数据Table 2 Size of antennal sensilla of D.longicaudata

为了更为准确地分析雌、雄蜂板形感器的数量差异，将其分为两个亚型进行比较，即SPⅠ和SPⅡ。雌蜂板状感器主要为Ⅱ型，雄性板状感器主要为Ⅰ型。雌、雄蜂的SPI亚型数量分别为2.56±0.77（n＝15）和534.45±2.30（n＝15），而雌、雄蜂SPII亚型数量分别为383.64±2.04（n＝15）和75.92±1.59（n＝15)，雌、雄蜂之间均存在极显著差异（t＝-220.730，df＝28，p＝0.000；t＝119.305，df＝28，p＝0.000）。

2.2.4 触角感器分布趋势 对长尾潜蝇茧蜂在触角支角突、柄节、梗节及鞭节各亚节上的各类型感器数量进行了计数。由于Böhm鬃毛仅在支角突上被发现，表皮孔的数量不足以进行分析，因此在分布趋势分析中，表皮孔和Böhm鬃毛被排除在外。利用计数数据绘制了触角感器分布趋势图（图3，4），以此来分析雌、雄蜂在分布趋势上的性别差异。雌、雄蜂的锥形感器都分布在每鞭节亚节的末端，且在鞭节最后的亚节数量有明显增加（图3A）。

图3 长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂触角感器在触角各节的数量分布趋势图Fig.3 Distribution trend of antennal sensilla on each segment of the antenna of D.longicaudata

图4 长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂触角感器在触角各节的数量分布趋势图Fig.4 Distribution trend of antennal sensilla on each segment of the antenna of D.longicaudata

雌、雄蜂的锥形感器、鳞形感器、板形感器和Böhm鬃毛的总体分布趋势相似，但腔锥形感器和板形感器两个亚型之间雌、雄蜂有一定的差异。随着鞭节的延伸，雌、雄蜂鞭节每亚节板状感器的数量也随之由4个增加到最多16个（图4A）。从分布趋势图来看，板形感器的两种亚型（SPⅠ和SPⅡ）数量在雌、雄蜂之间有显著性差异（图4B，C）。

腔锥形感器仅出现在雌蜂触角鞭节的第29～42节，而雄蜂则出现在鞭节的第13～44节（图3D）。仅在雄蜂触角末端发现了腔锥形感器。雌、雄蜂在腔锥形感器的分布趋势上也表现了明显的性别差异。

分析结果表明，雌、雄蜂触角感器的形态、数量和分布极为相似。板形感器和腔锥形感器存在性别差异。

3 讨论

触角感器的数量和类型是与环境相互作用和选择的结果，由许多因素决定。感器类型的差异体现了外部压力对昆虫的长期影响[25]。也就是说，由于触角感器在行为和环境之间起着调节作用，不同的生活习惯、雌雄差异和行为特征将导致感器的变异[26-28]。

在长尾潜蝇茧蜂的触角上发现了7种触角感器：Böhm鬃毛、毛形感器、锥形感器、板形感器、腔锥形感器、鳞形感器和表皮孔。作为典型的茧蜂科物种，未发现有任何新类型的感器。

在本研究中，将范一霖等[16]报导的刺形感器与Böhm鬃毛归为一类，该作者提到的节间特化组织在本文中命名为鳞形感器。在我们的观察中没有发现钟形感器[15,16]。在本研究中发现了两种形式的板形感器，与其他茧蜂科的感器研究相似[22,23]，因此，将SP分为两个亚型。本文报道的长尾潜蝇茧蜂触角感器类型与其他形态学报道的不同，可能与其供试龄期、地理种群及引种后长期人工饲养有关。通过对雌、雄蜂触角感器的外部形态、大小、数量及分布趋势的比较，发现雌、雄蜂触角感器的形态极为相似。两性之间的差异只存在于感器的数量和分布上。Böhm鬃毛、毛形感器、锥形感器和鳞形感器的数量和分布趋势在两性之间基本相同，但板形感器和腔锥形感器的数量和分布趋势则存在显著差异。由于只发现了有限数量的表皮孔，因此无法进行分析。

在Böhm鬃毛的比较中，雌、雄蜂的Böhm鬃毛仅分布在触角的支角突上，雌、雄蜂间无显著差异，这与其感知位置、速度和加速度的功能相一致[4]。

机械感器是最普遍的感器类型[29-32]。昆虫的机械感器表面通常没有孔或开口，通常有一个表皮结构的毛状尖端，毛附着在窝上[10,14,19,21,31]。这一描述与长尾潜蝇茧蜂的锥形和毛形感器的观察结果相吻合，因此，它们很可能是机械感受性感器，通常对直接接触、强气流或身体位置的相对变化作出反应。

毛形感器通常被认为是机械感器[33]。由于雌、雄蜂都需要机械感应功能来防止外部伤害，因此长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂间毛形感器的丰度、分布趋势大致相同。

锥形感器被认为是寄主识别过程中重要的感器[16]。长尾潜蝇茧蜂通过触角末端敲打果实表面，并通过由此产生的振荡来收集内部的信息，从而准确定位寄主[34]，锥形感器还具有味觉和机械功能。雌、雄蜂的锥形感器在触角末端的数量较多，这与其作为寄主定位物的用途密切相关。此外，这与观察到的触角鞭节上锥形感器数量随着鞭节数的增加而增加的现象是一致的。

鳞形感器主要分布在雌、雄蜂触角的鞭节各亚节的连接处。据报道，神经纤维终止于鳞片的基部[35]，但很少有关于其功能的报道。由于表皮孔偶有发现，数据价值不大，未进行相关分析。

板形感器和腔锥形感器在数量和分布上存在较大差异。长尾潜蝇茧蜂的雌蜂板形感器以Ⅱ型为主，雄蜂则以Ⅰ型为主。SPⅠ和 SPⅡ两种亚型数量的性别差异均有高度显著性。此外，与雄蜂相比，雌蜂触角上发现了更多的板状感器。板状感器主要用于检测远距离寄主生境的挥发物[36,37]，SPⅠ与空气的直接接触面积较大。推测雄蜂通过褶皱凹陷多的SPⅠ远距离寻找雌蜂，而雌蜂通过SPⅡ寻找寄主。

腔锥形感器通常被认为是嗅觉感器[38]，它们的主要作用是定位寄主并确定寄主的适宜性[39]。也有报道说，腔锥形感器可以检测植物气味的变化以及二氧化碳和湿度的水平[40,41]。这些特征均与近距离判断寄主适应性有关。从分布趋势分析中可以看出，雌蜂的腔锥形感器位于触角末端附近，在触角鞭节的 29节之前未被发现。推测与雌蜂需要利用触角末端的腔锥形感器检测寄主位置有关，这样的分布更适合于该蜂寄生成熟幼虫时的复杂环境。

由此可见，长尾潜蝇茧蜂雌、雄蜂触角感受器数量及分布趋势的差异是与环境相互作用和选择的结果，是外界压力对昆虫长期影响的表现。每种触角感器类型的功能都可以从它们的外部形态、表面超微结构以及它们在触角上的位置推断出来，今后，可利用透射电子显微镜、电生理学研究和分子技术等对这些功能加以确认。